Aktivitas Elektrokatalitik MoSe 2D TMD Pasca-Doping Nb terhadap Reaksi Evolusi H 2 yang Sangat Efektif

Abstrak Grafis
Reaksi evolusi H 2 (HER) memerlukan elektrokatalis yang efektif untuk mengurangi hambatan reaksi demi produksi H 2 yang efisien . Dikalkogenida logam transisi dua dimensi (TMD 2D). TMD MoSe 2 (Nb-MoSe 2 ) berlapis tunggal dua dimensi merupakan alternatif yang menjanjikan untuk elektrokatalis berbasis logam golongan platina. Saat menggunakan katalis berbasis material TMD Nb-MoSe 2 berlapis tunggal 2D untuk HER, mekanisme reaksi Volmer-Heyrovsky akan lebih bermanfaat karena hambatan reaksi Tafel lebih tinggi daripada hambatan reaksi Heyrovsky.

Abstrak
Merancang elektrokatalis yang sangat efisien untuk berbagai reaksi kimia merupakan area penelitian penting dalam sains dan teknologi tingkat lanjut. Elektrokatalis sangat penting untuk reaksi evolusi H 2 (HER) agar dapat menurunkan hambatan energi reaksi secara efisien dan menghasilkan hidrogen. Hingga saat ini, katalis berbasis platinum (Pt) telah menunjukkan kinerja terbaik terhadap HER karena energi penyerapan hidrogen yang optimal. Namun, katalis berbasis Pt yang mahal, rendahnya kelimpahan, dan kelangkaan membatasi komersialisasi mereka. Oleh karena itu, perlu untuk menemukan elektrokatalis bebas Pt yang berharga dengan hambatan reaksi potensial yang rendah. Dikalkogenida logam transisi 2D (TMD) telah terbukti menjadi elektrokatalis yang cocok untuk HER. Dalam penelitian ini, kami menerapkan metode DFT hibrida untuk menghitung kinerja elektrokatalitik dan mengevaluasi sifat elektronik bahan Nb-MoSe 2 monolayer 2D untuk evolusi H 2 . Untuk menyelidiki elektrokatalisis bahan subjek, kami telah merancang secara komputasi sistem model klaster molekul nonperiodik Nb 1 Mo 9 Se 21 yang menggambarkan tepi Mo-/Nb (10mathematical equation0) dan Se-edge (mathematical equation010) dari lapisan tunggal 2D Nb-MoSe 2 . Penghalang reaksi untuk migrasi H*, Heyrovsky, dan keadaan transisi Tafel (TS) masing-masing adalah 20,63 kkal mol −1 , 6,64 kkal mol −1 , dan 8,91 kkal mol −1 , yang dihitung dengan menggunakan metode solvasi kontinum terpolarisasikan (PCM). Penelitian saat ini menunjukkan bahwa lapisan tunggal 2D Nb-MoSe 2 mengikuti mekanisme reaksi Volmer–Heyrovsky selama HER. Penghalang reaksi rendah, frekuensi pergantian tinggi (TOF), dan kemiringan Tafel rendah selama pembentukan hidrogen mengonfirmasi bahwa lapisan tunggal 2D Nb-MoSe 2 terbukti menjadi elektrokatalis yang baik untuk HER.